[發明專利]基于移動充電傳感器的無線傳感器故障檢測方法

在審

• 申請號: 201910150820.1
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109922492A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 陳志德;馬夢瑩;龔平;鄭金花;許力;黃欣沂
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: H04W24/04
• 分類號: H04W24/04;H04W40/32
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發明涉及一種基于移動充電傳感器的無線傳感器故障檢測方法，其先采用最小簇均勻分簇算法對整個無線傳感器網絡進行均勻分簇，使每個簇中的簇成員節點個數都相同，且分簇之后的簇頭個數最少，每個簇的簇頭通過廣播的方式告知簇成員節點提交感知數據，簇成員節點接收到廣播消息后將自身感知數據發送給簇頭，再采用故障檢測算法，簇頭對自身感知數據以及接收到的感知數據進行分析計算，得到簇內所有節點的狀態信息，并進行存儲，最后規劃最短路徑，利用移動充電傳感器按照最短路徑移動，以對每個簇的簇頭進行充電并將簇頭所存儲的狀態信息反饋到基站。

技術領域

本發明涉及無線傳感器技術領域，尤其涉及一種基于移動充電傳感器的無線傳感器故障檢測方法。

背景技術

一個無線傳感器節點主要由傳感器模塊、CPU模塊、無線通信模塊和電源模塊4部分組成，其中，傳感器模塊主要用來感知數據，CPU模塊的作用是處理、計算數據，無線通信模塊保證傳感器節點與其他傳感器節點進行通信，電源模塊攜帶有限的能量為傳感器節點提供能量。若干個無線傳感器節點隨機地部署在待檢測的特定區域內，節點間以自組織的形式連接形成無線傳感器網絡。

無線傳感器網絡可看作一個無向圖G(v,e)，其中G(v)為所有的傳感器節點的集合，G(e)是網絡中邊的集合。若e_ij∈G(e)，則表明節點i,j之間可以相互通信。在無線傳感器網絡中，若e_ij∈G(e)，則e_ji∈G(e)。節點間能否相互通信取決于節點間的歐幾里得距離。假設傳感器節點i,j在監測區域的位置坐標分別為(x_i,y_i)，(x_j,y_j)，節點i,j之間的歐幾里得距離為當d_ij小于或等于傳感器節點的傳輸半徑R時，則有e_ij∈G(e)。傳感器節點每經過Δt時間進行一次數據采集，并將數據存儲到自身的內存中。假設每個傳感器節點可存儲l個感知數據，在t時刻，傳感器節點i存儲的數據為

當無線傳感器網絡中故障率較高時，現有的故障檢測算法雖然能夠一定程度的故障診斷精度，但在無線傳感器網絡中，傳感器節點的電池壽命很大程度上決定了無線傳感器網絡的生存周期。

發明內容

本發明的目的在于提供一種設計合理，結構簡單，故障診斷精確度高，能量消耗少的基于移動充電傳感器的無線傳感器故障檢測方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

基于移動充電傳感器的無線傳感器故障檢測方法，其先采用最小簇均勻分簇算法對整個無線傳感器網絡進行均勻分簇，使每個簇中的簇成員節點個數都相同，且分簇之后的簇頭個數最少，每個簇的簇頭通過廣播的方式告知簇成員節點提交感知數據，簇成員節點接收到廣播消息后將自身感知數據發送給簇頭，再采用故障檢測算法，簇頭對自身感知數據以及接收到的感知數據進行分析計算，得到簇內所有節點的狀態信息，并進行存儲，最后規劃最短路徑，利用移動充電傳感器按照最短路徑移動，以對每個簇的簇頭進行充電并將簇頭所存儲的狀態信息反饋到基站。

作為優選，所述最小簇均勻分簇算法的步驟如下：

A1)假設無線傳感器網絡中有n個傳感器節點，構成集合X＝{x₁,x₂,...,x_n}，并假設無線傳感器網絡中的平均節點度為d；

A2)計算每個節點的d個鄰居節點加入該節點的鄰居集合S中，得到由n個傳感器節點的鄰居集合所構成的候選簇頭集合N＝{S₁,S₂,...,S_n}；